Dielektriset häviöt dielektrissä

Kaikki tietävät, että eriste on materiaali, joka estää sähkövirran kulkemisen. Tällaisia ​​materiaaleja ja aineita on valtava määrä. Olennaisten ominaisuuksiensa lisäksi niillä on myös useita muita lisäominaisuuksia. Tämä ominaisuus sisältää dielektrisen häviön - energian, joka hajoaa materiaalissa sähkökenttien vaikutuksesta. Tämä energia lämmittää materiaalia, mikä voi johtaa lämpöhajoamiseen ja muihin haitallisiin vaikutuksiin. Seuraavaksi tarkastellaan, mitä dielektriset häviöt ovat, miten ne syntyvät ja miten ne mitataan.

Laskentamenetelmä

Dielektriset häviöt vaativat mittauksen melko monimutkaisella renderöintijärjestelmällä. Tämä järjestelmä koostuu useista vaiheista. Ensinnäkin on tarpeen laskea eristeen teho ja se, mikä siinä hajoaa vaihtojännitteellä. Se määritetään kaavalla:

Pa = U * Ia

Alla olevassa kuvassa on kaaviot kondensaattorin ja aktiivivastuksen sarjakytkennästä (a) ja rinnakkaisliitännästä (b) sekä niissä olevien virtojen vektorikaaviot.

Siten voit määrittää aktiivisen virran, jonka laskentakaava on seuraava:

Toinen arvo on virran kokonaisarvon vektorikulman tangentti sen kapasitanssiin. Tätä kulmaa kutsutaan myös dielektriseksi häviökulmaksi. Ic on eristeen kapasitanssi.

Saatuista tiedoista päätelmien perusteella saadaan yksityiskohtaisempi kaava tehon laskemiseksi:

Tässä tapauksessa virta lasketaan kaavalla: kulmataajuus * kondensaattorin kapasitanssi. Saatujen kaavojen perusteella voit laskea tehon seuraavasti:

Tämän kaavan perusteella voidaan nähdä, mistä tekijöistä tällaisen laitteen laatu ja luotettavuus dielektrisenä riippuvat. Jos katsot kuvaajaa, voit nähdä, että ominaisuudet kasvavat kulman pienentyessä.

Tappiotyypit

Kaasuissa

Kaasumaisissa aineissa sähkönjohtavuus on pieni ja sen seurauksena myös dielektriset häviöt ovat mitättömiä. Kun kaasumolekyylit polarisoituvat, mitään ei tapahdu. Tässä tapauksessa käytetään niin kutsuttua ionisaatiokäyrää.

Tämä alisteisuus osoittaa, että jännitteen kasvaessa myös kulma kasvaa. Tämä tarkoittaa, että eristeessä on kaasusulku. Korkean ionisaation tapauksessa kaasuhäviö on merkittävä ja seurauksena - eristeen lämmitys ja tuhoutuminen.

Siksi eristystä tehtäessä on erittäin tärkeää ottaa huomioon se tosiasia, että kaasusulkeumia ei saa olla. Tätä varten käytetään erityistä käsittelyä. Sen olemus on seuraava: eriste kuivataan tyhjiössä. Sitten huokoset täytetään yhdisteellä, joka on paineen alaisena, ja sitten tapahtuu sisäänajo.

Ionisoinnin seurauksena ilmaantuu typen ja otsonin oksideja, jotka tuhoavat eristyksen. Hetkillä, jolloin ionisaatiovaikutus esiintyy epätasaisten kenttien alueella, tämä johtaa tehokkuuden laskuun lähetyksen aikana.

Kiinteissä aineissa

Kiinteällä dielektrillä on tietyt ominaisuudet, kuten koostumus, rakenne ja polarisaatio, jotka johtavat dielektrisiin häviöihin. Esimerkiksi rikissä, parafiinissa tai polystyreenissä niitä ei ole, joten näitä aineita käytetään laajalti suurtaajuisena dielektrisenä.

Kvartsilla, suolalla ja kiillellä on sähkönjohtavuutta, joten niille on ominaista vähäinen määrä näitä häviöitä.

Dielektriset häviöt eivät riipu taajuudesta (a) ja ne pienenevät kenttätaajuuden mukana hyperbolisen lain mukaan. Mutta lämpötilan kanssa ne riippuvat suoraan eksponentiaalisesta laista (b).

Kiteisellä eristeellä, kuten keramiikalla tai marmorilla, on tämän arvon tyypillinen eksponentti. Tämä johtuu siitä, että ne sisältävät puolijohdeepäpuhtauksia. Tällaisella materiaalilla on erottuva ominaisuus: dielektriset häviöt liittyvät suoraan ympäristöön ja sen olosuhteisiin. Siksi yhden materiaalin arvo voi muuttua eristettä ympäröivien tekijöiden muutoksesta riippuen.

Nesteisiin

Tässä tapauksessa häviöt liittyvät suoraan materiaalin koostumukseen. Jos nesteissä ei ole epäpuhtauksia, se on neutraali ja häviöt ovat yleensä nolla, koska sähkönjohtavuus on alhainen.

Polaarisia tai epäpuhtauksia sisältäviä nesteitä käytetään tiettyihin teknisiin tarkoituksiin, koska niiden dielektriset häviöt ovat paljon suuremmat. Tämä johtuu siitä, että tällaisilla nesteillä on omat erityisominaisuudet, esimerkiksi viskositeetti. Ja koska ne muodostuvat dipolipolarisaatiosta, näitä nesteitä kutsutaan dipoleiksi. Viskositeetin kasvaessa dielektriset häviöt kasvavat.

Lisäksi nesteillä on tietty lämpötilariippuvuus häviöillä. Lämpötilatilan noustessa myös kulman tangentti kasvaa maksimiarvoon. Sitten se laskee minimiin ja nousee taas. Tämä johtuu siitä, että sähkönjohtavuus muuttuu lämpötilan vaikutuksesta.

Yleiskatsaus mittauslaitteista

Häviöiden mittaamiseen on olemassa erityisiä laitteita. Niihin kuuluu laite "IPI - 10", Tettex-yhtiön laite, jonka avulla tutkitaan kiinteiden ja nestemäisten aineiden eristeitä. Automaattista asennusta nimeltä "Tangent - 3M" käytetään määrittämään kulman tangentti nestemäisissä eristeissä (kuvassa alla). Käytä myös mittaria "Ш2 - 12ТМ".

Lopuksi suosittelemme katsomaan hyödyllisen videon aiheesta:

Nyt tiedät mitä dielektriset häviöt ovat, kuinka ne lasketaan ja mitataan. Toivomme, että annetuista tiedoista oli sinulle hyötyä!

Suosittelemme myös lukemaan:

• Mihin eristystanko on tarkoitettu?
• Syitä tehohäviöön pitkillä matkoilla
• Ohjelmat maadoituksen laskemiseen